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文档简介

ICS25.040.10

CCSJ50

CAMS

中国机械工业标准化技术协会团体标准

T/CAMSXXXX—XXXX

高效强力五轴加工中心(A/B摆台)

精度检验

Efficientandpowerfulfiveaxismachiningcenter(A/Bswingtable)

Testingoftheaccuracy

(征求意见稿)

在提交反馈意见时,请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

发布

T/CAMSXXXX—XXXX

高效强力五轴加工中心(A/B摆台)

精度检验

1范围

本文件规定了高效强力五轴加工中心的几何精度、定位精度和重复定位精度、工作精度的检验要求、

检验方法以及相应的公差。

本文件适用于线性轴线行程至30000mm的高效强力五轴加工中心(A/B摆台)(以下简称机床)。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,

仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本

文件。

GB/T17421.1-2023机床检验通则第1部分:在无负荷或准静态条件下机床的几何精度(ISO230-

1:2012,IDT)

GB/T17421.2-2023机床检验通则第2部分:数控轴线的定位精度和重复定位精度的确定

GB/T17421.7-2016机床检验通则第7部分:回转轴线的几何精度(ISO230-7:2006,IDT)

GB/T34880.2-2017五轴联动加工中心检验条件第2部分:立式机床精度检验

GB/T33150-2016五轴联动高架横梁移动龙门铣床精度检验

GB/T19660-2005工业自动化系统与集成机床数值控制坐标系和运动命名(ISO841:2001,IDT)

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

高效Efficient

一次装夹通过AB摆台在一定角度范围内任意摆动,配合主轴完成粗加工、半精加工、精加工等多道

工序,进而节省单件加工时间,提高切削效率。

强力powerful

配备大扭矩主轴,额定扭矩为400N.m,主轴主要指标包括最高转速能达到6000r/min,可满足航空

航天领域薄壁翼舵类钛合金结构件的高效率加工。

五轴加工中心5-axismachiningcenter

具有五个数控轴线,即三个线性轴线(X、Y、Z)和两个回转轴线(A、B、C任意组合),可实现五

轴联动切削的加工中心。

4一般要求

测量单位

本文件中所有线性尺寸及相应公差均用毫米(mm)为单位表示,角度尺寸的单位为(°),角度偏

差和相应的公差用比值表示,但在某些情况下为了清晰,可用微弧度(μrad)或角秒(″)表示。

表达式的等效关系如下:

0.01/1000=10x10−6=10μrad≈2”

1

T/CAMSXXXX—XXXX

执行标准

使用本文件时应按照GB/T17421.1—2023、GB/T17421.7—2016和GB/T33150-2016的要求执行,

尤其是机床检验前的安装,主轴和其他运动部件的温升、检验方法和检验工具的推荐精度及检验结果的

评定和表示。

安装水平

按GB/T17421.1—2023中6.1的规定调整机床床身安装水平,精密水平仪在纵向和横向的读数均不

应超过制造商的规定。

检验顺序

本文件所给出的检验项目的顺序,并不表示实际检验顺序。为了使装拆检验工具和检验方便,可按

任意次序进行检验。

检验项目

检验机床时,根据机床的结构特点确定检验项目,并不是必须检验本部分中的所有项目。为了验收

目的而要求检验时,可由用户取得供货方(或制造厂)的同意,选择一些感兴趣的项目进行检验,但这

些检验项目必须在机床订货时明确提出。

本文件中的G14、G15项均应在机床主轴达到中速稳定温度时进行,宜在15min内完成。

检验工具

本文件所规定的测量方法和检验工具仅为例子,可以使用相同指示量和具有至少相同精度或更小

精度的其它检验工具。线性位移测量仪应具有0.001mm或2”的分辨力。测量不确定度与公差之间的

关系应参考GB/T17421.1—2023的第5章。

工作精度

工作精度检验应在精切加工后进行。工作精度检验建议按GB/T17421.1—2023的B.1.3给出的条件

进行。

软件补偿

当软件设备能补偿某些几何偏差时,相关的检验项目可以按制造厂和用户的协议,在用或不用这些

补偿的情况下进行检验。当使用软件补偿时,宜在检验项目中标明。

机床结构

本文件中的机床的坐标和运动方向按GB/T19660-2005的规定,图1包含了显示部件沿三个线性轴

线和两个回转轴线运动的五轴加工中心结构型式及其坐标、运动方向的示例。

图1高效强力五轴加工中心(A/B摆台)结构型式图

最小公差

2

T/CAMSXXXX—XXXX

本部分中,所有公差值均为指导值。在机床验收时,也可由用户和制造商/供应商协商确定其他公

差值。在订购机床时应明确说明所需/商定的公差值。

当实测长度与本文件规定的长度不同时,公差应根据GB/T17421.1-2023中4.1.2的规定进行折算。

折算结果小于0.005mm时,仍按0.005mm计。

5几何精度检验

线性运动的直线度误差

检验项目G1

基准导轨在水平面内的平行度。

简图

公差

0.04;

局部公差:在任意1000测量长度上为0.02。

检验工具

线性位移测量仪、导向支座。

检验方法(按GB/T17421.1-2023中12.3.2.2的规定)

线性位移测量仪安装在导向支座上,支座的一个导向平面与一个导轨的侧面接触并沿该面按规

定的范围移动。测头沿另一个导轨的侧面滑动。

3

T/CAMSXXXX—XXXX

检验项目G2

X轴线运动的直线度:

a)在Z-X垂直平面内;

b)在X-Y水平平面内。

简图

a)b)

公差

a)和b):

0.04;

局部公差:在任意1000测量长度上为0.01。

检验工具

a)平尺和线性位移测量仪或光学方法;

b)平尺和线性位移测量仪或钢丝和显微镜或光学方法。

检验方法(按GB/T17421.1—2023中3.4、3.4.4、3.9.2、4和8.2的规定)

平尺或钢丝或直线度反射器都应置于工作台、摇篮上。如主轴能锁紧,则线性位移测量仪或显微镜或干涉仪可装

在主轴上,否则检验工具应装在机床的主轴箱上。

测量线应尽量靠近工作台、摇篮中央或头、尾架中心连线。

4

T/CAMSXXXX—XXXX

检验项目G4

Y轴线运动的直线度:

a)在Y-Z垂直平面内;

b)在X-Y水平平面内。

简图

a)b)

公差

a)和b)

1250<Y≤20000.025。

测量长度每增加1000公差增加0.010。

局部公差:在任意500测量长度上为0.01。

检验工具

a)平尺、指示器或其它光学仪器;

b)平尺、指示器、显微镜和钢丝或其它光学仪器。

检验方法(按GB/T17421.1-2023中8.2的规定)

平尺或钢丝或直线度反射器都应置于工作台上。如主轴能锁紧,则指示器或显微镜或干涉仪可

装在主轴上,否则检验工具应装在机床的主轴箱上。

测量线应尽量靠近工作台。

5

T/CAMSXXXX—XXXX

检验项目G5

Z轴线运动的直线度:

a)在Z-X垂直平面内;

b)在Y-Z垂直平面内。

简图

a)b)

公差

a)和b):

0.020/1000。

检验工具

角尺和指示器或钢丝和显微镜或光学方法。

检验方法(按GB/T17421.1-2023中8.2的规定)

角尺或钢丝或直线度反射器都应置于工作台中央。如主轴能锁紧,则指示器或显微镜或干涉仪可

装在主轴上,否则检验工具应装在机床的主轴箱上。

6

T/CAMSXXXX—XXXX

线性运动的角度误差

检验项目G3

X轴线运动的角度偏差:

a)在Z-X垂直平面内;

b)在X-Y水平平面内;

c)在Y-Z垂直平面内。

简图

a)bc)

公差

a)和b)

X≤4000:0.04/1000;

X>4000:0.06/1000。

测量长度每增加1000,公差增加0.01/1000。

c)

0.02/1000。

测量长度每增加1000,公差增加0.005/1000。

检验工具

a)精密水平仪或光学角度偏差测量工具;

b)光学角度偏差测量工具;

c)精密水平仪。

检验方法(按GB/T17421.1-2023中3.4.16和8.4的规定)

检验工具应置于运动部件上(主轴箱或横梁上):

a)(俯仰)纵向;b)(偏摆)水平;c)(倾斜)横向。

沿行程在等距离的五个位置上检验。

应在每个位置的两个运动方向测取读数,最大与最小读数的差值应不超过公差。

7

T/CAMSXXXX—XXXX

检验项目G5

Y轴线运动的角度偏差:

a)在Y-Z垂直平面内;

b)在X-Y水平平面内;

c)在Z-X垂直平面内。

简图

a)b)c)

公差

a),b)和c):

0.040/1000。

局部公差:在任意300测量长度上为0.02/1000。

检验工具

a)精密水平仪或光学角度偏差测量工具;

b)光学角度偏差测量工具;

c)精密水平仪。

检验方法(按GB/T17421.1-2023中3.4.16和8.4的规定)

检验工具应置于运动部件上:

a)(俯仰)纵向;b)(偏摆)水平;c)(倾斜)横向。

当Y轴线运动引起主轴箱和工件夹持工作台同时产生角运动时,这种角运动应分别测量并给予

标明。在这种情况下,当使用水平仪测量时,基准水平仪应置于机床的非运动部件(主轴箱或工件夹

持工作台)上。

沿行程在等距离的五个位置上检验。

应在每个位置的两个运动方向测取读数,最大与最小读数的差值应不超过公差。

8

T/CAMSXXXX—XXXX

检验项目G7

Z轴线运动的角度偏差:

a)在Y-Z垂直平面内;

b)在Z-X垂直平面内。

简图

a)b)

公差

a)和b):

0.030/1000。

检验工具

a)和b)精密水平仪或光学角度偏差测量工具。

检验方法(按GB/T17421.1-2023中3.4.16和8.4的规定)

应沿行程至少在等距离的五个位置进行检验,在每个位置的两个运动方向测取读数,最大与最小

读数的差值应不超过公差。

检验工具应置于运动部件上:

a)(俯仰)纵向;b)(偏摆)水平。

当Z轴线运动引起主轴箱和工件夹持工作台同时产生角运动时,这种角运动应分别测量并给予标

明。在这种情况下,当使用精密水平仪测量时,基准水平仪应置于机床的非运动部件(主轴箱或工件

夹持工作台)上。

9

T/CAMSXXXX—XXXX

线性运动间的垂直度误差

检验项目G8

滑板(Y轴线)移动对横梁(X轴线)移动在水平面内的垂直度。

简图

公差

0.02/1000。

检验工具

平尺或平板、角尺和指示器。

检验方法(按GB/T17421.1-2023中10.3.3的规定)

平尺或平板应平行于X轴线放置。

应通过直立在平尺或平板上的角尺检查Y轴线。

如主轴能锁紧,则指示器可装在主轴上,否则指示器应装在机床的主轴箱上。

应记录角度α的值(小于、等于或大于90°),用于参考和可能进行的修正。

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T/CAMSXXXX—XXXX

检验项目G9

滑枕垂直移动(Z轴线)和工作台面的垂直度:

a)在YZ平面内;

b)在XZ平面内。

简图

a)b)

公差

a)和b):

0.020/300。

检验工具

线性位移测量仪、平板、等高块、角尺(弯板)。

检验方法(按GB/T17421.1-2023中12.4.1和12.4.8的规定)

工作台上放一平板。

a)用等高块调整平板顶面与X轴运动方向平行。在平板上放一角尺(弯板),并使其垂直面平

行于Y轴运动方向。

b)用等高块调整平板顶面与Y轴运动方向平行。在平板上放一角尺(弯板),并使其垂直面平

行于X轴运动方向。

Y、Z轴运动部件均固定在行程中间位置。

将线性位移测量仪装在主轴部件上,并将其测头调至垂直于Z轴轴线,并触及角尺垂直面。

11

T/CAMSXXXX—XXXX

工作台或托板

检验项目G10

AB摆台工作台面的平面度:

简图

公差

0.025

局部公差:在任意1000测量长度上为0.02。

检验工具

精密水平仪或平尺、量块、指示器或光学方法。

检验方法(按GB/T17421.1-2023中3.5.5和12.5.2的规定)

X轴线和Y轴线置于其行程的中间位置。工作台面的平面度应检查两次,一次工作台锁紧,一次

不锁紧(如适用的话),两次测定的偏差均应符合公差要求。

检验适用于尺寸符合GB/T25379.1-2010和GB/T25379.2-2010规定的托板。

12

T/CAMSXXXX—XXXX

检验项目G11

横梁移动(Y轴线)对工作台纵向中央或基准T形槽的平行度。

简图

公差

0.025。

局部公差:在任意1000测量长度上为0.02。

检验工具

指示器、T形角尺。

检验方法(按GB/T17421.1-2023中12.3.2.5.1的规定)

将指示器装在主轴部件上并尽可能地靠近主轴端部,使其测头触及基准T形槽测量面或T形角尺

检验面。

沿Y轴线移动横梁,记录指示器读数的最大差值。

13

T/CAMSXXXX—XXXX

检验项目G12

工作台面的平行度:

a)相对于横梁移动(X轴线);

b)相对于滑板移动(Y轴线)。

简图

a)b)

公差

a)0.025;

b)0.035。

局部公差:在任意1000测量长度上为0.02。

检验工具

平尺、量块和指示器。

检验方法(按GB/T17421.1-2023中12.3.2.5.1的规定)

a):平尺或量块沿X轴线放置于工作台面上。

b):平尺或量块沿Y轴线放置于工作台面上。

指示器固定在主轴部件上,触头触及平尺或量块上表面并测取最大读数差值。

应在工作台中央和仅靠两侧边缘处进行测量。

每次测量前应重新固定指示器。

14

T/CAMSXXXX—XXXX

主轴

检验项目G15

主轴:

周期性轴向窜动。

简图

公差

0.005。

检验工具

短检验棒、钢球和指示器。

检验方法(按GB/T17421.1-2023中3.5.5和4.9.1的规定)

固定指示器,使其测头触及插入主轴锥孔的短检验棒端部的钢球上,并施加轴向力,旋转主轴进

行检验。

15

T/CAMSXXXX—XXXX

检验项目G14

主轴锥孔的径向跳动:

a)靠近主轴端部;

b)距主轴端部300mm处。

简图

公差

a)0.007;

b)0.015。

检验工具

检验棒和指示器。

检验方法(按GB/T17421.1-2023中12.5.2和12.5.3的规定)

根据GB/T17421.1-2023中3.9.7的注,应至少旋转两整圈进行检验。

16

T/CAMSXXXX—XXXX

检验项目G16

主轴旋转轴线对工作台的垂直度:

a)在XZ平面内;

b)在YZ平面内。

简图

a)b)

公差

a)和b):

0.03/5001)。

1)测点间的距离。

检验工具

平尺、量块、角形表杆和线性位移测量仪。

检验方法(按GB/T17421.1-2023中12.4.1和12.4.8的规定)

如果可能,Z轴锁紧。

如果主轴可摆动时,首先要调到零位。

b)平尺应平行于X轴线放置,或在测量中应考虑该平行度偏差;

c)平尺应平行于X轴线放置,或在测量中应考虑该平行度偏差。

将带有线性位移测量仪的角形表杆装在主轴上,并将线性位移测量仪的测头调至平行于回转轴

线,并触及平尺测量面。

记录线性位移测量仪在相隔180°的两个位置上的读数差值,这个误差要标明检具旋转的直径。

17

T/CAMSXXXX—XXXX

检验项目G17

旋转轴线A。对Y轴线的垂直度。

在XZ平面内、YZ平面内

简图

公差

0.03/500。

检验工具

角形表杆、线性位移测量仪和矩形角尺。

检验方法(按GB/T17421.1-2023中12.4.1和12.4.8的规定)

将带有线性位移测量仪的角形表杆装在主轴上,并将线性位移测量仪的测头调至平行于回转轴

线,并触及与X轴线平行的矩形角尺悬边。

记录线性位移测量仪在相隔180°的XY平面内的两个位置上的读数差值,这个误差要标明检具旋

转的直径。

18

T/CAMSXXXX—XXXX

检验项目G18

旋转轴线B和Y轴轴线运动间的平行度。

简图

公差

0.03/500。

检验工具

矩形角尺和指示器。

检验方法(按GB/T17421.1-2023中12.3.2.1、10.1.3和10.1.4.3的规定)

将矩形角尺一测量面平行于X轴放置于摆台工作台面上。在机床的固定部位固定指示器,使其测

头触及矩形角尺平行于X轴的一测量面。缓慢回转B轴,调整矩形角尺至测量面与B轴垂直,并将矩形

角尺固定于摆台工作台面上。在机床Y轴向移动部件上固定指示器,使其测头触及矩形角尺与Y轴线

平行的一测量面。分别在摆台工作台面处于水平和竖直状态下,移动Y轴测量,误差以指示器读数的

最大差值计。

19

T/CAMSXXXX—XXXX

检验项目G19

A、B轴联动与X、Y、Z轴同步运动的RTCP补偿。

a)沿X轴;

b)沿Y轴;

沿Z轴。

简图

公差

0.04。

检验工具

球头芯轴、指示器或线性位移测量仪、或球杆仪。

检验方法(按GB/T39953-2021的规定)

设定主轴端面至精密球球心距离L为150mm(实际测试中的设置以刀长实际测量值为准)。

设定RTCP功能生效。

a)沿X轴方向固定指示器,移动机床使其测头与芯轴球形端接触,找到球面最高点,将指示

器读数调零。分别依次旋转A轴、B轴到A0°B0°、A+15°B+15°、A-15°B-15°、A0°B0°四个

a)

位置,进给速度为F300~F1000,并在固定位置记录下读数;

b)沿Y轴方向固定指示器,测量方法同a);

c)沿Z轴方向固定指示器,测量方法同a)。

a)、b)、c)误差分别计算,误差值以指示器读数的最大绝对值计。

a)

在指示器不干涉情况下,依据回转轴A轴、B轴的运动行程设定A轴、B轴的检测位置进行测量。

20

T/CAMSXXXX—XXXX

检验项目G20

A、B轴旋转与X、Y、Z轴同步运动的RTCP补偿。

A轴:B轴:

a)沿X轴;a)沿X轴;

b)沿Y轴;b)沿Y轴;

c)沿Z轴。c)沿Z轴。

简图

公差

±0.04。

检验工具

球头芯轴、指示器或线性位移测量仪、或球杆仪。

检验方法(按GB/T39953-2021的规定)

检验时未参加检验的线性运动部件应置于其行程的中间、回转运动部件应置于其0点位置。设定

主轴端面至精密球球心距离L为150mm(实际测试中的设置以刀长实际测量值为准)。设定RTCP功

能生效。

A轴旋转:

a)沿X轴方向固定指示器,移动机床使其测头与芯轴球形端接触,找到球面最高点,将指示器读

数调零。分别旋转A轴依次到A0°、A+15°、A-15°、A0°四个位置,进给速度为F300~F1000,并在

固定位置记录读数;

b)沿Y轴方向固定指示器,测量方法同a);

c)沿Z轴方向固定指示器,测量方法同a)。

a)、b)、c)误差分别计算,误差值以指示器读数的最大绝对值计。

B轴旋转:

a)沿X轴方向固定指示器,移动机床使其测头与芯轴球形端接触,找到球面最高点,将指示器读

数调零。分别旋转B轴依次到B0°、B+15°、B-15°、B0°四个位置,进给速度为F300~F1000,并在

固定位置记录读数;

b)沿Y轴方向固定指示器,测量方法同a);

c)沿Z轴方向固定指示器,测量方法同a)。

a)、b)、c)误差分别计算,误差值以指示器读数的最大绝对值计。

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T/CAMSXXXX—XXXX

6位置精度检验

线性轴线的定位精度和重复定位精度

检验项目P1

线性轴线行程至2000mm的定位精度和重复定位精度。

简图

测量循环方式

标引序号说明:

a——位置i(m=8);

b——循环j(n=5);

c——目标点。

线性轴线至3000mm的测量行程

检验项目公差

≤800>800~1500>1500~2000>2000~3000

双向定位精度A0.0100.0160.0200.025

单向定位精度A↑和A↓0.0080.0130.0160.020

双向重复定位精度R0.0070.0110.0130.016

单向重复定位精度R↑和R↓0.0040.0060.0080.013

轴线的反向差值B0.0050.0070.0070.010

平均反向差值B0.0040.0050.0050.008

双向定位系统偏差E0.0080.0120.0150.018

单向定位系统偏差E↑和E↓0.0050.0080.0100.013

轴线的平均双向位置偏差范围M0.0050.0080.0100.013

检验工具

激光干涉仪或具有类似精度的其他测量系统。

检验方法(按GB/T17421.2—2023中有关规定)

当使用激光干涉仪时,应按照GB/T17421.1—2023中6.3所规定的要求。

关于检验的执行,应遵循GB/T17421.2—2023中所规定的检验过程。

22

T/CAMSXXXX—XXXX

回转轴线的定位精度和重复定位精度

检验项目P2

回转轴线行程至360°的定位精度和重复定位精度公差。

简图

测量循环方式

检验项目公差

双向定位精度A10

单向定位精度A↑和A↓8

双向重复定位精度R7

单向重复定位精度R↑和R↓4

最大反向差值B5

平均反向差值B3

双向定位系统偏差E8

单向定位系统偏差E↑和E↓6

轴线的平均双向位置偏差范围M5

检验工具

带分度工作台的激光角度干涉仪,带多面体的自准直仪,或可以使用具有类似精度的其他测量系统。

检验方法(按GB/T17421.2—2023中有关规定)

当使用自准直仪,应按照GB/T17421.1—2023中6.3所规定的要求。

关于检验的执行,应遵循GB/T17421.2—2023中所规定的检验过程。

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T/CAMSXXXX—XXXX

7工作精度检验

试件型式及尺寸

本文件提供了三种型式的试件,即轮廓加工试件、平面铣削试件和圆锥台试件。

如果试件来源于之前的切削试验并且可被重新使用时,其特征尺寸差别应保持在与本部分给出的

试件尺寸的±10%以内。当试件再次使用时,应在新的精加工试验之前进行浅切削来清理所有表面。

轮廓加工试件

检验项目M1

轮廓加工试件精度检验

检验不同运动状态下的机床加工精度。

简图单位为毫米

24

T/CAMSXXXX—XXXX

检验项目M1

轮廓加工试件精度检验

检验不同运动状态下的机床加工精度。

图2试件及毛坯M1-320

切削要求、切削材料及切削参数

1)机床按下列要求进行切削:

a)基准面B应平行于某一线性轴;

b)镗削E1~E4孔应沿定位轴线的正向趋近,镗削D1~D4孔应沿定位轴线的负向趋近;

c)正方形上的菱形(K-L-M-N)应采用两个线性轴插补(如X和Y轴)进行加工;

d)角度为3°的两斜面(I和J),应采用两个线性轴插补(如X和Y轴)进行加工;

e)由于不同的轮廓面在不同轴向高度加工,应使刀具远离下平面0.5~1mm,试件的整体高

度取决于使用的固定方法。

2)切削材料:铸铁或铝合金。

3)机床的切削参数按下列选取:

a)刀具:推荐使用直径为16mm或20mm、三刃或四刃、切削刃长大于35mm的同一把整体立铣刀加工轮廓试件检验面

的所有外表面,孔加工使用镗刀;

b)进给量:铸铁0.05mm/齿~0.1mm/齿;铝合金0.08mm~0.15mm/齿;

c)轴向切削深度:平面铣削0.5mm~2mm,方肩铣削6mm~30mm;

d)径向切削深度:平面铣削5mm~16mm,方肩铣削0.2mm~1.0mm;

e)主轴转速:铸铁1000r/min~3000r/min;铝合金:主轴最高转速的40%~80%。

公差

检验项目测量工具

名义规格l=320

基准孔C的圆柱度0.010

中心孔孔C轴线对基准A的垂三坐标测量机

φ0.010

直度

侧面B、F、G、H的直三坐标测量机或直线度参照

0.010

正四方线度物和线性位移传感器

形侧面H、F对基准B的三坐标测量机或垂直度参照

0.013

垂直度物和线性位移传感器

25

T/CAMSXXXX—XXXX

检验项目M1

轮廓加工试件精度检验

检验不同运动状态下的机床加工精度。

三坐标测量机或高度游标尺

侧面G对基准B平行度0.013

和线性位移传感器

侧面K、L、M、N的直三坐标测量机或直线度参照

0.010

线度物和线性位移传感器

30°角的侧边K对基准

面B的倾斜度

60°角的侧边L对基准

菱形

面B的倾斜度

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